Varmsmidning och kallsmidning är två olika metallformningsprocesser som kan ge liknande resultat. Smide är processen att använda vissa verktyg och utrustning för att deformera en metall till en förutbestämd form - deformation åstadkoms med hjälp av varmsmidning, kallsmidning eller till och med varmsmideprocesser. I slutändan kommer tillverkare att överväga många standarder innan de väljer den typ av smide som är mest lämplig för en specifik tillämpning. I det fall där arrangemanget av kornstrukturen ger delen riktningsegenskaper, används smide för att rikta in kornen så att de kan motstå den högsta påkänningen som delen kommer att stöta på. Däremot har gjutning och mekanisk bearbetning vanligtvis mindre kontroll över arrangemanget av kornstrukturer.
Smidesprocess
Smide definieras som bildning eller deformation av en metall i dess fasta tillstånd. Många smidesprocesser slutförs genom rubbning, där hammaren eller slagaren rör sig horisontellt för att trycka mot änden av stången eller stången för att vidga och ändra formen på änden. Innan den når den slutliga formen passerar delen vanligtvis genom kontinuerliga arbetsstationer. Höghållfasta bultar är "kallhuvuden" på detta sätt. Motorventilen bildas också genom att rubba.
Vid hammarsmidning hamras delen i formen av den färdiga delen i formen, vilket är mycket likt en smeds öppna formsmide. I detta fall hamras metallen till önskad form mot städet. Det är skillnad mellan öppen formsmidning och sluten formsmidning. Vid formsmidning är metallen aldrig helt begränsad av formen. I slutna eller pressade formar är smidd metall begränsad mellan halvformar. Att slå formen upprepade gånger tvingar metallen till sin form, och de två halvorna av formen möts så småningom. Energin hos en hammare kan tillhandahållas med ånga eller pneumatiska, mekaniska eller hydrauliska medel. I äkta fallhammarsmide trycker enbart gravitationen hammaren nedåt, men många system använder kraftassistans i kombination med gravitation. Hammaren ger en serie av relativt hög hastighet, låg kraft slag för att stänga formen.
Vid trycksmidning ersätter högt tryck hög hastighet, och halvan av formen stängs i ett enda slag som vanligtvis tillhandahålls av en kraftskruv eller hydraulcylinder. Hammersmide används vanligtvis för att tillverka mindre delar, medan presssmide vanligtvis används för massproduktion och automatisering. Den långsamma appliceringen av trycksmide bearbetar ofta insidan av delar bättre än hamring, och appliceras vanligtvis på stora högkvalitativa delar som titanflygplansskott. Andra specialiserade smidesmetoder varierar beroende på dessa grundläggande teman: till exempel tillverkas lagerbanor och stora kuggkransar genom en process som kallas rullningssmide, som kan producera sömlösa cirkulära delar.
Varmsmide
När en metallbit är varmsmidd måste den värmas upp avsevärt. Den genomsnittliga smidestemperaturen som krävs för varmsmidning av olika metaller är:
Stål upp till 1150 grader C
360 till 520 grader C för aluminiumlegeringar
700 till 800 grader C (kopparlegering)
I varmsmidningsprocessen induktionsvärms eller värms stålämnen eller ämnen till en temperatur över metallens omkristallisationspunkt i en smidesugn eller ugn. Denna extrema värme är nödvändig för att undvika töjningshärdning av metaller under deformation. På grund av metallens plastiska tillstånd kan den göras till ganska komplexa former. Metall bibehåller duktilitet och duktilitet.
För att smida vissa metaller, såsom superlegeringar, används en typ av varmsmidning som kallas isotermisk smide. Här värms formen till ungefär samma temperatur som ämnet för att undvika ytkylning av delarna under smidesprocessen. Smide utförs ibland i en kontrollerad atmosfär för att minimera bildningen av oxidskal.
Traditionellt väljer tillverkare varmsmide för att tillverka delar eftersom det tillåter materialet att deformeras i ett plastiskt tillstånd, vilket gör metallen lättare att bearbeta. Varmsmide rekommenderas även för metalldeformation med hög formbarhet, vilket är en indikator på hur mycket deformation en metall tål utan att ge defekter. Andra överväganden för varmsmidning inkluderar:
Tillverkning av diskreta delar
Medium till låg precision
Låg stress eller låg arbetshärdning
Homogen kornstruktur
Öka duktiliteten
Eliminera kemisk inkompatibilitet och porositet
Möjliga nackdelar med varmsmidning inkluderar:
Mindre exakta toleranser
Materialet kan skeva under avkylningsprocessen
Olika metallkornstrukturer
Möjliga reaktioner mellan den omgivande atmosfären och metaller (skalning)
Kallsmidning (eller kallformning)
Kallsmidning gör att metall deformeras under dess omkristallisationspunkt. Kallsmidning förbättrar avsevärt draghållfastheten och sträckgränsen samtidigt som duktiliteten minskar. Kallsmidning utförs vanligtvis nära rumstemperatur. Den vanligaste metallen i kallsmideapplikationer är vanligtvis standardstål eller kollegerat stål. Kallsmidning är vanligtvis en sluten formprocess.
När metallen redan är en mjuk metall (som aluminium) är kallsmide vanligtvis att föredra. Denna process är vanligtvis billigare än varmsmidning och slutprodukten kräver knappast precisionsbearbetning. Ibland, när metallen är kallsmidd till önskad form, utförs värmebehandling efter avlägsnande av kvarvarande ytspänning. På grund av förbättringen av metallstyrkan genom kallsmidning, kan material av lägre kvalitet ibland användas för att producera användbara delar som inte kan tillverkas av samma material genom bearbetning eller varmsmidning.
Tillverkare kan välja kallsmidning framför varmsmidning av olika skäl - eftersom kallsmidda delar kräver liten eller ingen precisionsbearbetning, och detta steg i tillverkningsprocessen är vanligtvis valfritt, vilket sparar pengar. Kallsmide är också mindre känsligt för föroreningsproblem, vilket resulterar i bättre övergripande ytfinish på komponenterna. Andra fördelar med kallsmidning inkluderar:
Lättare att tilldela riktningsegenskaper
Förbättra reproducerbarheten
Öka storlekskontrollen
Hanterar hög belastning och höga mögelbelastningar
Tillverkning av rena eller nästan rena delar
Några möjliga nackdelar inkluderar:
Metallytan måste vara ren och fri från oxidavlagringar före smide
Dålig duktilitet hos metaller
Kvarstående stress kan förekomma
Behöver tyngre och kraftfullare utrustning
Behöver kraftfullare verktyg
Varmsmide
Varmsmidning utförs vid temperaturer lägre än omkristallisationstemperaturen men högre än rumstemperatur för att övervinna brister och få fördelarna med varm- och kallsmidning. Bildandet av oxidhud är inget problem, och jämfört med varmsmidning kan toleransen vara mindre. Jämfört med kallsmidning är kostnaden för formen lägre och kraften som krävs för tillverkning är också lägre. Jämfört med kallbearbetning minskar den töjningshärdning och förbättrar duktiliteten.
Ansökan
Inom fordonsindustrin används smide för att tillverka upphängningsdelar såsom mellanarm och axel, och drivlina delar som vevstake och transmissionsväxel. Smide används vanligtvis för rörledningsventilskaft, ventilkroppar och flänsar, ibland gjorda av kopparlegering för att öka korrosionsbeständigheten. Handverktyg som skiftnycklar är vanligtvis smidda, med många stållinor